[0001]
本申请涉及石油开发技术领域，特别涉及一种曲流河点坝砂体水驱油模拟实验设备。
背景技术：[0002]
随着油田开发程度的不断提高，我国部分油田已进入高含水开发后期，在该时期的油层中，水淹区域较大，油藏区域分散，油藏呈现出局部富集的状态。曲流河点坝是一种重要的油气储集区域，其地下的油水分布情况符合油田在高含水开发后期的特征。
[0003]
为了了解曲流河点坝，以便于开采曲流河点坝中的油气，目前可以设计出油气的砂体模型，在实验室中可以基于该砂体模型来研究曲流河点坝。在实验时通过水驱油的方式对岩砂层内部储存油气的变化情况进行模拟。在实现时，从砂体模型的一侧持续注入水，水在砂体模型内流动，驱动砂体模型内的油气变化。
[0004]
该实验的一个关键问题就是如何向砂体模型注水，才能达到面推砂体模型内的油气，才能模拟出较高的水驱油的效果。因此如何向砂体模型注水，是目前实验急需解决的问题。
技术实现要素：[0005]
本申请提供了一种曲流河点坝砂体水驱油模拟实验设备,其能够克服曲流河点坝的水驱油实验中，砂体模型注水效果不佳的技术问题，效果稳定，控制方便。技术方案如下：
[0006]
本发明提供了一种曲流河点坝砂体水驱油模拟实验设备，其包括：模型密封箱、砂体模型、注入泵、注液管、环形闭合管、出液管，其中：
[0007]
所述模型密封箱的第一侧板上设置有注液管，所述模型密封箱的第二侧板上设有出液管，所述第一侧板和所述第二侧板相对设置；所述模型密封箱内设置有砂体模型和环形闭合管，所述环形闭合管位于所述第一侧板和所述砂体模型之间，所述环形闭合管与所述第一侧板之间留有预定间隙，所述环形闭合管的表面设有多个朝向所述第二侧板的透水孔；
[0008]
注液管一端与注入泵连接，另一端穿过所述第一侧板与所述环形闭合管连通。
[0009]
本发明的有益效果是：
[0010]
(1)本技术方案的注入泵通过注液管将水流传输到环形闭合管，由于环形闭合管的表面均设有透水孔，水流通过透水孔成面注入到砂体模型中，并将砂体模型内的油成面推向模型密封箱的第二侧板,实现水驱油的效果，结构简单，操作方便；
[0011]
(2)本技术方案通过控制一根注液管便能实现对所有透水孔的控制，使得设备注水一体性好，控制效率高，且节约成本；
[0012]
(3)本技术方案通过环形闭合管使水流不会直接面对砂体模型进行冲击，压力相对较小，有利于水驱油效果；
[0013]
(4)本技术方案在水流向模型密封箱的第二侧板移动的同时，水流还会向模型密
封箱底部移动逐步渗入到砂体模型内，这样扩大了水流在砂体模型中的波及范围，使得水流能够在模型密封箱内形成一个面推的效果，使得砂体模型比较均匀地受到注水波及，更加合理地模拟了油藏的驱替过程。
[0014]
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0015]
进一步，还包括分流管，所述分流管位于环形闭合管的内侧，所述分流管至少有两个连接端，两个连接端分别连通环形闭合管上任意两点。
[0016]
采用上述进一步方案的有益效果是注入泵通过注液管将水流传输到分流管，其后水流经分流管分流进入环形闭合管，这样水流到达环形闭合管中各部分的时间更均匀，注水效果更稳定；同时，分流管还能够起到一定支撑作用，使环形闭合管工作可靠。
[0017]
进一步，还包括中间容器，中间容器位于注入泵和注液管之间，其进液端与注入泵连接，其出液端与注液管连接。
[0018]
采用上述进一步方案的有益效果是中间容器可以用于盛装具有染色功能的模拟油，该模拟油与水一同注入砂体模型中能够起到着色效果，从而方便观察水驱油过程中剩余油状态。
[0019]
进一步，所述砂体模型包括从上往下依次叠加设置的第一部分、第二部分、第三部分，所述第一部分采用黄黏土填充；所述第三部分采用石英砂填充；所述第二部分包括从上往下依次叠加设置的第一层砂体、第二层砂体和第三层砂体，第一层砂体的渗透率为900-1000md，第二层砂体的渗透率为600-1000md，第三层砂体的渗透率为800-1200md，且第一层砂体与模型密封箱的底板夹角为10
°-
20
°
，第二层砂体与模型密封箱的底板夹角为20
°-
30
°
，第三层砂体与模型密封箱的底板夹角为10
°-
20
°
。
[0020]
采用上述进一步方案的有益效果是该砂体模型主要通过不同渗透率的侧积体砂岩材料和坡角设置来表征曲流河点坝的非均质性，并辅以泥质作为侧积泥覆盖，优化了对于曲流河点坝砂体正韵律物理模型的模拟效果。
[0021]
进一步，所述第一层砂体、第二层砂体和第三层砂体的厚度比为6-8:5-7:6-8。
[0022]
采用上述进一步方案的有益效果是通过对各层砂体厚度的限定，有助于增加模拟效果，并节省材料成本。
[0023]
进一步，还包括体积计量器和重量计量器，出液管一端穿过模型密封箱的第二侧板且与模型密封箱的内部空间连通，其另一端与体积计量器连通，体积计量器的下部安装有用于记录重量的重量计量器。
[0024]
采用上述进一步方案的有益效果是通过体积计量器和重量计量器能够及时地显示驱替出的地下原油，有助于注水过程的调整和分析最终的驱替效果。
[0025]
进一步，还包括压力检测件；
[0026]
注液管和出液管上均设置有贯通内外壁的检测孔，压力检测件通过所述检测孔安装在注液管和出液管上，压力检测件的检测端位于注液管的内壁和出液管的内壁。
[0027]
可以理解的是，所述压力检测件是指通过压力敏感元件用来测量气体或液体的压力并能够显示其大小的工具，其可采用市面上通用的压力检测工具，比如压力表、压力测量仪、压力传感器等。
[0028]
采用上述进一步方案的有益效果是通过压力检测件能够监测砂体模型的压力变化，增强对于模拟过程的控制。
[0029]
进一步，还包括支架、电阻率测试器和电极探头矩阵，模型密封箱安装在支架上；所述电极探头矩阵包括位于砂体模型第一部分中的第一电极矩阵、位于砂体模型第一层砂体中的第二电极矩阵、位于砂体模型第一层砂体中且高度低于第二电极矩阵的第三电极矩阵、位于砂体模型第二层砂体中的第四电极矩阵、位于砂体模型第三层砂体中的第五电极矩阵、位于砂体模型第三部分中的第六电极矩阵，六者均由多个电极探头组组成，每个电极探头组包括呈梯形排布的至少三个电极探头，每个电极探头一端从模型密封箱底部插入砂体模型中，其另一端与电阻率测试器一端连接。
[0030]
采用上述进一步方案的有益效果是通过砂体模型各层中设置的电极探头矩阵和呈梯形排布的若干电极探头，有助于测量范围的全面覆，从而使得测量效果更加准确、可靠。
[0031]
进一步，第二电极矩阵的电极探头超过第一层砂体底面的长度为l1，第三电极矩阵的电极探头超过第一层砂体底面的长度为l2，第一层砂体的厚度为l3，l1、l2、l3满足关系：5-6:2-3:7-8。
[0032]
采用上述进一步方案的有益效果是曲流河点坝的结构特点是中、下层水淹程度较高、藏油程度较低，上层水淹程度较低、藏油程度较高，因此通过在第一层砂体中增加设置电极探头矩阵和控制第二电极矩阵、第三电极矩阵的电极探头的相对高度，能够更充分地探测油藏，提高检测效率，降低了计算机分析误差。
[0033]
进一步，所述第一电极矩阵、第二电极矩阵、第三电极矩阵、第四电极矩阵、第五电极矩阵和第六电极矩阵均呈m
×
n阵列排布，其中，m和n是大于1的自然数。
[0034]
进一步，还包括计算机，所述计算机分别与注入泵、重量计量器、电阻率测试器电性连接。
[0035]
采用上述进一步方案的有益效果是计算机通过在商业软件中构建点坝概念模型，并针对不同机理模型进行油藏数值模拟生产计算，从而得到每个模型的剩余油分布，实现了三维模拟。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]
图1是本申请实施例提供的模拟实验设备的连接示意图；
[0038]
图2是本申请实施例提供的注液管、分流管、环形闭合管的结构图；
[0039]
图3是本申请实施例提供的砂体模型和电极探头矩阵的结构示意图；
[0040]
图4是本申请实施例提供的电极探头组的结构示意图；
[0041]
图5是本申请实施例提供的电极探头矩阵的结构示意图；
[0042]
图6是本申请实施例提供的模拟实验设备正向水驱不同注入pv下各测点电阻测试结果；
[0043]
图7是本申请实施例提供的模拟实验设备正向水驱不同阶段各测点含油饱和度计算结果。
[0044]
2、模型密封箱，4、计算机，6、支架，10、注入泵，12、注液管，14、分流管，16、环形闭合管，18、透水孔，20、中间容器，21、砂体模型，22、第一部分，24、第二部分，26、第三部分，28、第一层砂体，30、第二层砂体，32、第三层砂体，34、出液管，36、体积计量器，38、重量计量器，46、电阻率测试器，48、电极探头矩阵，50、第一电极矩阵，52、第二电极矩阵，54、第三电极矩阵，56、第四电极矩阵，58、第五电极矩阵，60、第六电极矩阵，62、电极探头组，64、电极探头，64-1、电极探头a，64-2、电极探头b，64-3、电极探头c，88、压力检测件。
具体实施方式
[0045]
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
[0046]
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0047]
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
[0048]
需要说明的是，本实施方式中涉及曲流河点坝是指河道内侧面上的侧积物不断积累，最终形成位于河床上方的呈凸出状的边滩。曲流河点坝一般由侧积层和侧积体组成，上述侧积层通常由具有一定厚度的泥层或砂层一层层的叠加形成，侧积体位于侧积层中的泥层和砂层之间，或者砂层和砂层之间，形成过渡带。其中，侧积层的泥层和/或砂层内分布有石油和水，并且水的量在侧积层底部区域分布较多，石油则更多的较为零散的分布在侧积层的中部或上部的砂体中。
[0049]
因此，为了让曲流河点坝砂体水驱油模拟的观测更直观，模拟精确度更高，我们提供如下一种实现方式。
[0050]
方式一
[0051]
在本方式中提供了一种曲流河点坝砂体水驱油模拟实验设备，如图1至3所示，其包括：模型密封箱2、砂体模型21、注入泵10、注液管12、环形闭合管16、出液管34，其中：所述模型密封箱2的第一侧板上设置有注液管，所述模型密封箱2的第二侧板上设有出液管34，所述第一侧板和所述第二侧板相对设置；所述模型密封箱2内设置有砂体模型21和环形闭合管16，所述环形闭合管16位于所述第一侧板和所述砂体模型21之间，所述环形闭合管16与所述第一侧板之间留有预定间隙，所述环形闭合管16的表面设有多个朝向所述第二侧板的透水孔18；如图1所示，注液管12一端与注入泵10连接，另一端穿过所述第一侧板与所述
环形闭合管16连通。
[0052]
本方式能够克服目前无法真实模拟曲流河点坝砂体内部水驱油变化规律的技术问题，效果稳定，控制方便。
[0053]
本方式中，本技术方案的注入泵10通过注液管12将水流传输到环形闭合管16，由于环形闭合管16的表面均设有透水孔18，水流便通过透水孔18注入到砂体模型21中，并将砂体模型21内的油推向模型密封箱2的第二侧板,实现水驱油的效果，结构简单，操作方便；其次，本技术方案通过控制一根注液管12便能实现对所有透水孔18的控制，使得设备注水一体性好，控制效率高，且节约成本；再其次，本技术方案通过环形闭合管16使水流不会直接面对砂体模型21进行冲击，压力相对较小，有利于水驱油效果；最后，本技术方案在水流向模型密封箱2的第二侧板移动的同时，水流还会向模型密封箱2底部移动逐步渗入到砂体模型21内，这样扩大了水流在砂体模型21中的波及范围，使得水流能够在模型密封箱2内形成一个面推的效果，使得砂体模型21比较均匀地受到注水波及，更加合理地模拟了油藏的驱替过程。
[0054]
可以理解的是，本方式中的注液管12与注入泵10之间连接有控制阀，该控制阀用于控制通过注液管12的水流速度和水流大小，具体可以采用单向阀。
[0055]
为了提高环形闭合管16的注水稳定性，还包括分流管14，所述分流管14位于环形闭合管16的内侧，所述分流管14至少有两个连接端，两个连接端分别连通环形闭合管16上任意两点。
[0056]
可以理解的是，本方式中的分流管14的外形是多种多样的，其主要根据连端的个数进行变化，例如连接端为2个时，分流管14呈直线型；连接端为3个时，分流管14可以呈y型，也可以呈v型；连接端为4个时，分流管14还可以呈十字型；分流管14采用硬质材料制备而成，例如塑料、金属或合金材料、不锈钢等；另外，环形闭合管16的外形也是多种多样的，其可以呈多边形状、圆状、椭圆状；环形闭合管16采用硬质材料制备而成，例如塑料、金属或合金材料、不锈钢等；为了提高面波及效率，环形闭合管16还可以设置支流管，例如当分流管14呈直线型时，环形闭合管16的内侧设置与分流管14平行并带有透水孔18的支流管，支流管的数量为多个，且也呈直线型，从而增加了环形闭合管16内侧的管路数量，也增大了环形闭合管16的水流覆盖面。本方式中，分流管14呈直线型，其连接端为2个；环形闭合管16呈矩形状。
[0057]
为了有效观察油藏驱替的变化过程，所述注入单元还包括中间容器20，中间容器20位于注入泵10和注液管12之间，其进液端与注入泵10连接，其出液端与注液管12连接。该中间容器20可以用于盛装具有染色功能的模拟油，该模拟油与水一同注入砂体模型21中能够起到着色效果，从而方便观察水驱油过程中剩余油状态。本方式中，模拟油采用15号白油作，并在其中填加浓度为1g/l的3号油溶性苏丹红染色。实验过程中采用蒸馏水作为注入水。
[0058]
为了得到更加准确的模拟效果，还需要合适的砂体模型21来进行实验，如图3所示，所述砂体模型21包括从上往下依次叠加设置的第一部分22、第二部分24、第三部分26，所述第一部分22采用黄黏土填充；所述第三部分26采用石英砂填充；所述第二部分24包括从上往下依次叠加设置的第一层砂体28、第二层砂体30和第三层砂体32，第一层砂体28的渗透率为900-1000md，第二层砂体30的渗透率为600-1000md，第三层砂体32的渗透率为
800-1200md，且第一层砂体28与模型密封箱2的底板夹角为10
°-
20
°
，第二层砂体30与模型密封箱2的底板夹角为20
°-
30
°
，第三层砂体32与模型密封箱2的底板夹角为10
°-
20
°
。
[0059]
为了增加模拟效果，并节省材料成本，所述第一层砂体28、第二层砂体30和第三层砂体32的厚度比为6-8:5-7:6-8。
[0060]
如上面砂体模型21的描述，砂体模型21的规格是多种多样的，下面我们给出一种可选的模型规格,砂体模型21的总尺寸为：长度800mm，高度400mm，宽度200mm；砂体模型21的第三部分24的厚度为80mm，用1500md石英砂填充，作为底部滞留沉积；砂体模型21的第一部分22的厚度为120mm，用黄黏土填充；砂体模型21的第二部分24包括从上往下依次叠加设置的第一层砂体28、第二层砂体30和第三层砂体32，第一层砂体28的渗透率为1000md，第二层砂体30的渗透率为800md，第三层砂体32的渗透率为1000md，且第一层砂体28与模型密封箱的底板夹角为20
°
，第二层砂体30与模型密封箱的底板夹角为30
°
，第三层砂体32与模型密封箱的底板夹角为10
°
，其中，该第二部分24的厚度为200mm，第一层砂体28、第二层砂体30和第三层砂体32的厚度分别为70mm、60mm和70mm。第一层砂体28、第二层砂体30和第三层砂体32均为石英砂。
[0061]
需要注意的是，上述砂体模型21需要在模型密封箱2中进行封装、试压、抽真空处理才能完成。本方式提供一种优选的模型密封箱2，其包括具有中空结构的矩形箱体、盖体一和盖体二，盖体一和盖体二分别通过螺栓与箱体的两端固定连接。封装过程是，首先将可视化材料板通过螺栓安装在矩形箱体与盖体一之间，并用可视化弹性密封胶体对缝隙处进行填充，从而形成可以支撑砂体模型21的一侧壁，其后填充进砂体模型21材料，并通过角度制造模具对第一层砂体28、第二层砂体30和第三层砂体32进行坡度调整，调整后取出角度制造模具，再采用另一可视化材料板通过螺栓安装在矩形箱体与盖体二之间，并用可视化弹性密封胶体对缝隙处进行填充，即完成封装。之后往模型中充入氮气0.8mpa进行试压，试压时间24h，无气压变化为合格；最后进行模型抽真空处理，将模型连接真空系统，关闭两端阀门，抽真空8h以上。其中，可视化材料板的要求为耐压2mpa。
[0062]
为了更真实的模拟驱替过程，砂体模型21顶部设计多个注入井，覆盖每个点坝砂体层，做为模型的生产井网，在实验中可以根据需求打开或关闭。
[0063]
为了能够及时地知道驱替出的地下原油情况，还包括体积计量器36和重量计量器38，出液管34一端穿过模型密封箱2的第二侧板且与模型密封箱2的内部空间连通，其另一端与体积计量器36连通，体积计量器36的下部安装有用于记录重量的重量计量器38，有助于注水过程的调整和分析最终的驱替效果。
[0064]
可以理解的是，上述体积计量器36是指用于记录和显示液体体积的测量仪器，例如量筒；重量计量器38是指用于记录和显示液体重量的测量仪器，例如天平。上述测量器的规格是多种多样的，下面我们给出一种可选的测量器规格,体积计量器36采用玻璃刻度量筒，本设备采出量较大，选用5l量筒和12kg量程的天平；量筒为标准玻璃计量器具厂加工定做并标定。重量计量器38采用电子天平，天平选用恒平ja12k-1：称量范围(g)：12000；可读性(g)：0.1；重复性(≤g)：
±
0.1；线性(≤g)：
±
0.2；秤盘尺寸(mm)：275
×
327；外形尺寸：325*370*125(mm)。
[0065]
为了能够监测砂体模型21的压力变化，增强对于模拟过程的控制，所述模拟实验设备还包括压力检测件88；注液管12和出液管34上均设置有贯通内外壁的检测孔，压力检
测件88通过所述检测孔安装在注液管12和出液管34上，压力检测件88的检测端位于注液管12的内壁和出液管34的内壁。本方式中，采用的压力检测件88主要有压力传感器、数显二次仪表等组成，压力传感器量程6mpa，精度
±
0.1％f
·
s，压力值由二次仪表直接显示，并可通过rs232接口实现与计算机4通讯，压力传感器二次仪表选用nhr-5100系列数显仪表。
[0066]
为了更准确的了解模拟驱替过程的油藏变化，砂体模型21还需要设置电极，如图5所示，所述模拟实验设备还包括支架6、电阻率测试器46和电极探头矩阵48，模型密封箱2安装在支架6上；所述电极探头矩阵48包括位于砂体模型21第一部分22中的第一电极矩阵50、位于砂体模型21第一层砂体28中的第二电极矩阵52、位于砂体模型21第一层砂体28中且高度低于第二电极矩阵52的第三电极矩阵54、位于砂体模型21第二层砂体30中的第四电极矩阵55、位于砂体模型21第三层砂体32中的第五电极矩阵58、位于砂体模型21第三部分24中的第六电极矩阵60，六者均由多个电极探头组62组成，每个电极探头组62包括呈梯形排布的至少三个电极探头64，每个电极探头64一端从模型密封箱2底部插入砂体模型21中，其另一端与电阻率测试器46一端电性连接。通过砂体模型21各层中设置的电极探头64矩阵48和呈梯形排布的若干电极探头64，有助于测量范围的全面覆，从而使得测量效果更加准确、可靠。
[0067]
如图3所示，上述三个电极探头64分别为电极探头a 64-1、电极探头b 64-2和电极探头c 64-3，三者呈正梯形排布。
[0068]
作为优选，第二电极矩阵52的电极探头64超过第一层砂体28底面的长度为l1，第三电极矩阵54的电极探头64超过第一层砂体28底面的长度为l2，第一层砂体28的厚度为l3，l1、l2、l3满足关系：5-6:2-3:7-8。
[0069]
电极探头64矩阵48的排布方式是多种多样的，主要根据模型的大小进行布置，本方式提供一种具体的排布方式，如图4所示，所述第一电极矩阵50、第二电极矩阵52、第三电极矩阵54、第四电极矩阵55、第五电极矩阵58和第六电极矩阵60均呈m
×
n阵列排布，其中，m和n是大于1的自然数。
[0070]
如上面电极探头矩阵48的描述，电极探头矩阵48的结构是多种多样的，下面我们给出一种可选的结构,上述第二电极矩阵52的长度为55mm，第五电极矩阵58的高度为125mm，第四电极矩阵55的长度为195mm，第三电极矩阵54的长度为230mm，第六电极矩阵60的长度为265mm、第一电极矩阵50的长度为300mm，第一电极矩阵50、第二电极矩阵52、第三电极矩阵54、第四电极矩阵55、第五电极矩阵58和第六电极矩阵60均呈2
×
8阵列排布,其中2为每个矩阵的排数，8为每排的电极探头组62的数量，故每个阵列共有20组测点均匀分布；另外，矩阵中相邻两排的距离为100mm，每排相邻两电极探头组62的距离为80mm。
[0071]
需要注意的是，电极探头64穿过模型密封箱2底板需要开设孔，此时为了保证密封性，该孔的内侧需要设置密封圈。
[0072]
为了实现三维模拟，所述模拟实验设备还包括计算机4，所述计算机4分别与注入泵10、重量计量器38、电阻率测试器46电性连接。计算机4通过在商业软件中构建点坝概念模型，并针对不同机理模型进行油藏数值模拟生产计算，从而得到每个模型的剩余油分布。
[0073]
本方式在电极探头矩阵48中抽出了17个测量点，即图5中的分别进行电阻测试和含油饱和度分析，测试和分析结果分别见图6和图7，通过测试和分析结果可以看到，本发明的模拟实验设备能够更加全面、有效地模拟出油藏驱替过程的变化。
[0074]
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。